Aus Alt mach Neu: Neureifen aus Altreifen

Wer Auto fährt, fährt auf vier Rädern und hat in der Regel zweimal im Jahr ein Date mit dem Reifenpartner seines Vertrauens: Es wird von Sommerreifen auf Winterreifen gewechselt und umgekehrt. Ist die Mindestprofiltiefe erreicht, werden neue Reifen aufgezogen. Im Idealfall rollen wir fröhlich vom Hof und lassen die Altreifen beim Händler. Was aber passiert mit den alten Reifen?

Das World Business Council for Sustainable Development (WBCSD) schätzt, dass jährlich eine Milliarde Reifen das Ende ihrer Nutzungsdauer erreichen und sich derzeit schätzungsweise vier Milliarden Altreifen auf Mülldeponien und Halden befinden. In Europa, den USA und Japan liegt die Rückgewinnungsquote laut WBCSD bei über 84 Prozent.

Mehrkomponentenprodukt Autoreifen

Ein moderner Pkw-Reifen enthält laut Herstellerinformationen bis zu 25 Komponenten und 12 verschiedene Gummigemische, sowohl aus Naturkautschuk als auch aus Synthetik-Gummi. Benötigt werden Chemikalien und Konstruktionsmaterialien. Die Textilbranche liefert Rayon, Nylon, Polyester und Aramidfasern. Aus der Stahlindustrie kommen Stahlcords und Wulstkerne (Stahldraht). Zu rund 30 Prozent besteht etwa ein typischer Sommerreifen aus Füllmaterialien wie Ruß, Kieselsäure, Kohlenstoff und Kreide. Öle und Harze sind Weichmacher, Schwefel, Zinkoxid und andere Chemikalien werden für die Vulkanisation benötigt.

Diese in Altreifen enthaltenen Materialien werden laut Information des Umwelt Bundesamts sowohl rohstofflich, werkstofflich als auch energetisch verwertet. Allerdings gehen die bisherigen Entsorgungswege teils zulasten der Umwelt.

Entsorgung von Altreifen

Altreifen stellen eine kostengünstige Brennstoffquelle dar, wenn sie sich in der Nähe eines Kraftwerks oder einer Zementfabrik befinden, Fachleute sprechen von der thermischen Nutzung. In Zementfabriken werden zudem die Verbrennungsrückstände als Zusatzstoffe in Zement genutzt.

Auch in der Stahlherstellung finden Altreifen Verwendung:So werden beim Elektrolichtbogenverfahren neben Metallschrott Reifen in den Ofen gegeben, um das Kohlenmonoxidgas im Ofen in Kohlendioxid umzuwandeln.

Zudem werden Altreifen – meist in Form von Granulaten – in einer Vielzahl von Bauprojekten verarbeitet. Beispiele sind etwa der Zusatz zum Asphalt für eine Minderung der Verkehrsgeräusche, als Kunstrasenfüllungen oder als Bodenbelag unter Spielplätzen.

Der Einsatz von Recyclingmaterial bei der Herstellung von Neureifen ist aufgrund bestehender Qualitätsanforderungen verschwindend gering.

BlackCycle-Projekt

Hier setzt das im Mai 2020 gestartete BlackCycle-Projekt an. 13 Unternehmen aus fünf EU-Ländern erforschen ein nachhaltiges Verfahren, um wiedergewonnene Materialien aus Altreifen in die Neureifenproduktion zurückzuführen. Dazu gehören die Sammlung und Auswahl von Rohstoffen aus Altreifen sowie die Optimierung von Pyrolyse, Ölraffination und Recycling. Das BlackCycle-Projekt, das bis Ende August 2023 läuft, wird durch das Forschungs- und Innovationsprogramm Horizont 2020 der Europäischen Union finanziert.

Die Pyrum Innovations AG aus Dillingen ist am BlackCycle-Projekt beteiligt. Das Unternehmen hat ein patentiertes Thermolyse-Verfahren entwickelt, das die Basis bildet für die Entwicklung, den Bau und den Betrieb von Recyclinganlagen, die aus Altreifen, Gummi und Kunststoffabfällen Rohstoffe mit hoher Qualität gewinnen. Zu den gewonnenen Rohstoffen, die dadurch erneut dem Wertstoffkreislauf zugeführt werden, gehören unter anderem Thermolyseöl sowie recovered Carbon Black (rCB).

2021 wurde ein wichtiger Meilenstein erreicht: Die weltweit erste Produktion von nachhaltigem Carbon Black (sCB) für die Wiederverwendung in Reifen unter Verwendung von Pyrolyseöl aus Altreifen als Ausgangsmaterial, das von Pyrum bereitgestellt wurde. Der Projektpartner Orion Engineered Carbons, Hersteller von Ruß, hat erfolgreich nachweisen können, dass das aus dem von Pyrum gelieferten Pyrolyseöl hergestellte Ruß qualitativ gleichwertig mit konventionellem, aus fossilen Brennstoffen gewonnenem Ruß ist. Wie genau wird das Pyrolyseöl gewonnen?

Pyrum-Thermolyse

Bei der patentierten Pyrum-Thermolyse handelt es sich um eine thermische Zerlegung von organischen Substanzen respektive Gummi- und Kunststoffabfällen unter Sauerstoffausschluss. Das Verfahren ermöglicht eine präzise Temperatur- und Drucksteuerung. So werden die Risiken während des Pyrolyse-Prozesses (funkenfrei und luftdicht) minimiert. Gleichzeitig werden auch Rohstoffe mit einer gleichbleibenden, hohen Qualität garantiert. Bei diesen Prozessbedingungen entstehen sowohl Dämpfe, die bei niedrigen Temperaturen zu Öl kondensieren, Permanentgas (gasförmige Kohlenwasserstoffverbindungen) sowie Koks.

Was kommt rein?

Die Pyrum-Technologie kann neben Altreifen von PKW, LKW, Motorrädern und Baumaschinen auch Bitumen-Matten und -Isolierungen, EPDM und andere Elastomere Gummiabfälle verarbeiten. Die Verarbeitung von Kohlenfaserverstärkten Kunststoffen (bspw. aus Flugzeugen, Windkrafträdern oder Leichtbaufahrzeugen), PUR (Fassadenisolierung, Matratzen) und Fahrradreifen (Kooperation mit „Schwalbe“) wird aktuell in mehreren durch den Bund geförderten Forschungsprojekten erprobt.

Was kommt raus?

Das Pyrum-Verfahren generiert Pyrolyseöl (ISCC+ zertifiziertes, nachhaltiges Öl), Recovered Carbon Black (recycelter Industrieruß), Stahldraht, Textilfasern und Pyrolysegas, ein Mischgas aus diversen Gasen mit dem Hauptbestandteil Wasserstoff (Anteil von 40 %, Extraktionsverfahren wird aktuell erforscht), Elektrizität und Abwärme.

Mehrstufiges Verfahren

Wie aus der Illustration ersichtlich wird, beginnt die Thermolyse mit dem Schreddern des Eingangsmaterials in Granulate von ein bis zwölf Millimeter. Während des Schredderns werden die Gummibestandteile der Reifen zerkleinert und Stahldraht sowie Textilfasern abgetrennt.

In der zweiten Stufe trennt der patentierte Thermolysereaktor das Gummigranulat in Dampf und Feststoffe (Koks) auf. Die Dämpfe werden im nächsten Schritt kondensiert und in Öl und Permanentgas getrennt. Das gewonnene Koks wird gekühlt, vermahlt, gesiebt, klassifiziert und pelletiert zu den handelsüblichen Produkten Industrieruß / rCB.

Da nach einmaligem Anfahren mit Fremdenergie ausreichend Energie durch das gewonnene Gas erzeugt wird, ist ein autarker Betrieb der Anlage möglich. Die fünfte Stufe der Thermolyse steht daher für die Rückgewinnung der Abgasenergie sowie die Erzeugung von Elektroenergie für die Selbstversorgung und den Verkauf mit Hilfe eines Blockheizkraftwerks (BHKW).

In der sechsten Stufe des Verfahrens wird das Öl aufgetrennt und die verschiedenen Ölsorten im Tanklager gelagert. Der nächste Schritt ist die Reinigung der Abluft des BHKWs auf die gesetzlich vorgeschriebenen Grenzwerte. Denn nur das BHKW produziert kleine Mengen Abgase, der Thermolyse-Prozess produziert keine.

In der achten Stufe schließlich werden die Zwischenprodukte Wärme, Öl und Koks veredelt. Beispiele hierfür sind die Kraftwärmekopplung mit Anliegern, die Rußherstellung aus Öl und die Herstellung von rCB aus dem Koks.

Pyrum Thermolysewerk Dillingen

Das Thermolysewerk in Dillingen ist im Industriemaßstab gebaut. Es hat einen Jahresdurchsatz von 5.000 Tonnen Gummi pro Jahr, was etwa 6.500 Tonnen Altreifen entspricht. Der Durchsatz von Eintragsmaterial beträgt 650 bis 1.000 kg pro Stunde und pro Reaktor. Dieser Wert ist abhängig von der Korngröße. Es gilt: Je kleiner das Granulat, desto höher die Kapazität. Die Beschickung erfolgt durch eine kontinuierliche Zellradschleuse. Der Energiebedarf der Anlage beträgt etwa 200 kW.

Abhängig vom Einsatzmaterial, beträgt die Endproduktmenge circa 266 bis 380 kg Koks pro Stunde, stündlich 350 bis 500 kg Öl sowie 84 bis 120 kg Gas.

Die Anlage wird ohne Unterbrechung 24 Stunden am Tag und sieben Tage die Woche betrieben und nur für Wartungs- und Instandhaltungsarbeiten abgeschaltet. Das Wartungsintervall beträgt etwa drei Monate.

Derzeit werden die Produktionskapazitäten des Pyrolesewerks erweitert. Zwei weitere Pyrolysereaktoren sollen in Betrieb genommen werden. Bei ELDAN Recycling wurde eine neue Schredderanlage bestellt, die voraussichtlich bis zum Jahresende 2022 an den Werksstandort in Dillingen geliefert werden soll. Mit Hilfe des neuen ELDAN-Schredders kann die Kapazität der zu verarbeitenden Altreifen auf bis zu 7.000 Stück pro Tag verdreifacht werden.

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